O Rocket Cargo funcionará? Os dados recolhidos em 2024 podem conter a resposta.

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WASHINGTON – O esforço do Departamento da Força Aérea dos EUA para um dia lançar equipamentos do outro lado do mundo por meio de foguetes espaciais passará por uma série de voos de teste em 2024 que poderão revelar se o conceito funcionaria.

E em cerca de três anos, o departamento deverá ter dados suficientes para tomar uma decisão sobre operacionalizar o Rocket Cargo ou passar para outra coisa, de acordo com Greg Spanjers, cientista-chefe da Diretoria de Capacidades Integradas do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea da Wright-Patterson Air. Base da Força em Ohio.

Rocket Cargo é um dos chamados programas Vanguard do laboratório, que visa usar tecnologia de ponta para desenvolver e fornecer novas capacidades que as tropas possam usar no campo de batalha. Este programa está a estudar o sector dos foguetes comerciais para ver se os militares conseguiriam transportar rapidamente mercadorias em todo o mundo, embora o programa não financie ele próprio o desenvolvimento de foguetes comerciais.

Em 2022, o laboratório concedeu um contrato de cinco anos no valor de US$ 102 milhões à SpaceX para que a primeira pudesse coletar dados de voo do programa de foguetes Starship da segunda.

O esforço nem sempre correu bem.

Em abril, um dos foguetes Starship da SpaceX explodiu logo após a decolagem. Embora Spanjers tenha dito que não considerou o lançamento um fracasso, pois atendeu ao objetivo da empresa de limpar a plataforma de lançamento, a explosão aconteceu cedo demais para coletar dados utilizáveis.

Spanjers, que gerencia o Rocket Cargo para a Força Aérea, disse ao Defense News em uma entrevista em 1º de novembro que espera que mais voos de teste que possam produzir dados ocorram em breve.

A SpaceX realizou em 18 de novembro um segundo lançamento de teste de um foguete Starship, mas ele explodiu logo após a fase de separação de estágios. AFRL não respondeu até o momento a uma pergunta sobre quantos dados foram coletados antes da explosão deste foguete.

Esperanças e planos

Spanjers prevê que o programa Rocket Cargo realize um dia um lançamento por dia, em cada plataforma de lançamento, com cerca de uma hora de antecedência, e seja capaz de transportar 100 toneladas de carga em um único foguete, conforme necessário. Mas mesmo esta capacidade total não seria suficiente para substituir a logística aérea tradicional ou o transporte marítimo, acrescentou, embora pudesse fornecer uma via para o transporte rápido de cargas de alta qualidade num prazo relativamente curto.

Até o final de 2024, explicou ele, o programa deseja dados de voo suficientes dos foguetes Starship que entram em órbita.

No próximo ano, disse ele, a Força Aérea também planeja ter uma maquete do compartimento de carga – basicamente a metade superior de uma nave estelar – que poderá usar para refinar as técnicas de carregamento e descarregamento rápido de contêineres de 20 pés de um foguete. Essa maquete está agora em fase final de construção pela empresa de engenharia SES em Alliance, Ohio.

E até 2026 – embora Spanjers tenha dito que isso poderia ser feito até 2025 – a Força Aérea espera que o programa Rocket Cargo demonstre a capacidade de lançar rapidamente foguetes, retirar grandes massas de carga da órbita e carregar e descarregar carga rapidamente.

Como um dos primeiros clientes da SpaceX para o seu programa de foguetes Starship, a Força Aérea está ajudando a empresa a descobrir o que é mais importante para o Departamento de Defesa, disse Spanjers, como a capacidade de virar um foguete rapidamente para voos repetidos.

Mas a capacidade de carga que a Força Aérea tem em mente colocaria uma grande pressão nos sistemas de proteção térmica, atuadores e outros componentes dos foguetes, explicou ele, e é importante que os produtores de foguetes como a SpaceX tenham essas necessidades em mente ao projetarem. foguetes.

Suportes de pressão

Talvez o dado mais importante que o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea deseja coletar seja a informação sobre a rapidez com que a pressão cai quando um foguete atinge o espaço e, em seguida, a mudança na pressão quando ele reentra na atmosfera, disse Spanjers. Isto ajudará o serviço a aprender como a carga pode responder no vácuo do espaço e, portanto, como protegê-la.

“Se nossa carga atingir [a] vácuo forte, isso é um problema real porque não queremos fabricar cargas especialmente projetadas para sobreviver ao transporte de foguetes”, disse ele. “Este foguete é grande o suficiente para podermos colocar Humvees nele. [But] se você pegar um veículo e colocá-lo em um vácuo forte, todas as graxas, os óleos, os combustíveis – eles irão vaporizar instantaneamente.”

O laboratório está considerando algumas opções sobre quais seções do foguete pressurizar e em que quantidade, disse Spanjers.

Um processo de teste de contêineres está sendo considerado para ocorrer em grandes câmaras de vácuo da Força Aérea e da NASA até o final de 2024. Spanjers disse que os testes provavelmente começariam com contêineres pequenos e depois envolveriam recipientes maiores à medida que a SpaceX avançasse no desenvolvimento de seu próprio foguete. Ele observou que a Força Aérea planeja coletar dados sobre cada lançamento de nave estelar usando sensores externos e internos.

“Temos uma grande oportunidade aqui de testar junto com eles”, disse ele. “Faremos muitos testes a um custo muito bom para o contribuinte.”

A Força Aérea também deseja coletar informações de “vibração e choque” que rastreiem quanta turbulência a carga a bordo de um foguete deve suportar durante o lançamento. Mas Spanjers não espera que as vibrações representem um grande problema. Afinal, disse ele, a Força Aérea lança regularmente paletes de carga da traseira de enormes aviões de transporte.

E à medida que os foguetes ficam maiores, acrescentou ele, “a viagem fica mais suave”.

Ainda assim, observou ele, os engenheiros do laboratório precisam de dados de vibração para garantir que os contentores – que cinco empresas estão a trabalhar para criar – serão capazes de transportar carga militar e sobreviver a um lançamento espacial. O programa Rocket Cargo também precisa mostrar se as pessoas podem descarregar rapidamente a carga desses contêineres para reutilizá-los no próximo lançamento, disse ele.

O laboratório também quer mais dados sobre como funcionam os sistemas de proteção térmica dos foguetes e quanta massa pode ser retirada da órbita com segurança. Mais peso significa mais força de arrasto, explicou Spanjers, o que cria uma quantidade significativa de calor que deve de alguma forma se dissipar.

“A quantidade de peso que a SpaceX está tentando trazer do espaço está muito além de qualquer coisa que fizemos no [the] Programa do Ônibus Espacial”, disse Spanjers. “Acho que é cerca de cinco vezes maior do que qualquer coisa que já tiramos de órbita antes.”

Spanjers disse que o setor de foguetes dos EUA fez recentemente vários avanços que sugerem a viabilidade do conceito Rocket Cargo. Durante décadas, observou ele, o país realizou três ou quatro lançamentos de foguetes por ano. Mas no ano passado, disse ele, esse número aumentou para 100 lançamentos – a maioria realizados pela SpaceX – e no próximo ano poderá chegar a 150, cerca de um a cada dois dias.

E duas vezes nos últimos meses, disse Spanjers, a SpaceX conseguiu reutilizar uma plataforma de lançamento dois dias e meio depois de um foguete decolar de lá.

Além disso, o Comando de Sistemas Espaciais realizou em setembro um lançamento de foguete da Base da Força Espacial de Vandenberg, na Califórnia, 27 horas após receber ordens de lançamento. Isso marcou um recorde de lançamento espacial taticamente responsivo.

“Se você voltar um ou dois anos, demorou entre quatro meses e quatro anos para lançar um foguete”, disse Spanjers. “Essas são conquistas bastante significativas que estamos obtendo ao criar operações de lançamento que se parecem muito mais com operações de aviões.”

Spanjers acrescentou que o laboratório da Força Aérea planeja passar por várias rodadas de experimentação do tipo “construir, quebrar, construir, quebrar” até encontrar um projeto que funcione.

“Esses [science and technology] Os desafios de que estamos falando aqui não são triviais”, afirmou. “Ninguém nunca tentou colocar um Humvee em um foguete antes.”

Stephen Losey é o repórter de guerra aérea do Defense News. Anteriormente, ele cobriu questões de liderança e pessoal no Air Force Times e no Pentágono, operações especiais e guerra aérea no Military.com. Ele viajou para o Oriente Médio para cobrir as operações da Força Aérea dos EUA.

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